协作机器人是一种可以与人类在共享工作环境中进行物理交互的机器人，它们设计灵活，安全易用，能够在保持人类与机器之间协同互动的同时提高生产效率，改变了传统生产线的固定作业模式。
近年来，随着智能制造和工业5.0的快速发展，协作机器人在汽车、电子、物流、医疗等行业都有着批量化应用。2021年以来，中国已成为全球最大的协作机器人市场，MIR DATABANK数据表明，2024-2026年协作机器人将迈向更快增长通道。各大机器人制造商纷纷推出自己的协作机器人产品，市场竞争日趋激烈，协作机器人在性能、功能和成本方面也在不断优化和提升。
（数据来源：MIR DATABANK）
目前，中国的协作机器人行业产品和技术呈现出哪些典型特征？有哪些突出企业？本文综合对比了市场上多家主流协作机器人厂商，横向评估了企业产品在性能、功能表现的数据，发现国内部分协作机器人厂商的产品目前已经展现高端性特征，具有相当可观的全球化竞争优势。
01主流厂商研发趋势
MIR认为，2023年协作机器人市场竞争的典型特点可以概括为一句话：性能迈向高端化，价格趋于平民化。在发那科、库卡等各大传统工业机器人制造商践行“多生孩子好打架”、“见缝插针”的全品类产品战略下，不同型号、规格和功能的协作机器人也越来越多，从而满足不同行业和应用场景的需求。国产工业机器人厂商如捷勃特也紧随其后，同样推出协作机器人产品，并积极融入了主流新技术，在性能表现和性价比方面不断进行优化和提升。
协作机器人的核心评价指标不仅包括运动轨迹精度、速度、重复定位精度、负载能力与作业范围等传统指标，还包括人机交互能力、编程易用性、安全性、环境感知与场景适应性等新兴指标，以及国际上新兴的动力性能与能耗、技术开放性等附加指标。
纵观中国协作机器人行业近年来的发展历程，在精度方面的进步无疑最为直观，多家厂商在定位精度和重复定位精度方面表现差异已经不大。例如节卡、珞石等品牌主力型号的协作机器人精度提升有目共睹，而以捷勃特为代表的后起之秀，整机重复定位精度同样能够达到±0.02mm，并能直接与优傲机器人、钮禄美卡等国际顶尖厂商形成分庭抗礼的姿态。精度这个小参数背后，恰恰体现了国内协作机器人企业在研发实力上的稳步提升。
在研发实力不断增强的基础上，一个很显著的趋势是协作机器人的高端化进程在不断加速。这表现为由于市场竞争激烈，目前市场上主流的协作机器人产品，都正尝试提升产品配置与规格，提升可靠性指标，并优化无故障时间（MTBF）和平均修复时间（MTTR）。
可以发现一些品牌如优傲、遨博、大族的协作机器人，近年来负载能力就因此不断加高，臂展变长，自重却开始变轻。这其实是部分厂商开始采用精密的机械结构，如轻质而坚固的铝合金材料，以及经过精确计算和优化的连杆长度和关节配置，从而期望达到更高的运动灵活性和精度。这种轻量化设计使得协作机器人在产线更替时更具灵活性，能够实现即插即用，即搬即走。
而另外一部分厂商，则不仅仅是外观材料和结构设计的优化，还开始从内部架构上进行了调整。例如法奥、达明、库卡等企业，就尝试采用标准化组件，重点优化了包括电机效率、闲置功耗、能量回收系统等因素，并尝试提高机器人对灰尘、潮湿和极端温度等恶劣环境条件的抵抗力。
目前看来，改进后对于协作机器人性能提升效果最为明显的还是在核心零部件领域，尤其驱控系统的优化。2023年以来，市场上例如捷勃特、珞石、非夕等企业的一部分高端协作机器人，开始配备高性能的伺服电机和减速器，例如，捷勃特协作机器人采用多摩川无框电机、绿的谐波减速机等一线品牌零部件，以及自研单芯片多轴驱控一体运动控制器，并通过优化设计和集成的方式实现驱控一体化。这为协作机器人提供更大的扭矩和更快的响应速度，并实现更快速、更准确的动作执行。而他们所采取的主流做法就是将包括编码器、驱动器、减速器、电机、制动器等驱动关节的所有零部件集成为一体化产品，并通过自研一部分部件，从而实现运动控制的持续优化。
国内外协作机器人产品性能对比
（数据来源：捷勃特）
之所以要自主研发核心部件，我们通过捷勃特机器人单芯片驱控一体控制器（SCIMC）带来的产品性能差异就能感受地非常明显。就原理上而言，这是由于机器人运动本质上依靠于运动控制器和伺服控制器，两者之间依靠工业总线联系。虽然工业总线能够让运动规划和电机控制之间的交互信息变多，支持复杂的控制算法，但是也会在多任务点规划时，出现延时性、同步性问题，这造成了机器人在精度、安全性等性能走向高端化场景存在一定缺陷。
在2023年，捷勃特、珞石等企业就找到了这种问题存在的根结，并尝试在控制这个核心层面通过打破工业总线的瓶颈，摆脱对英特尔X86处理器、微软Windows操作系统的依赖。捷勃特目前的协作机器人GBT-C5A，就已经成功实现自定义通信架构，解决了绝对延迟问题，与国外品牌站在了同一水平线。这种通过实现真正的自主可控技术，打破国外的品牌垄断的方式，正在协作机器人领域越来越多体现。
当然，自研部件更是为国产机器人带来了超乎寻常的价格优势。综合市场上大部分协作机器人品牌的价格来看，能够批量化出货的品牌大多价格已经来到了10万元的水平线，制造商积极在性能、功能和成本之间找到更好的平衡点，以满足不同行业和应用场景的需求。像捷勃特等掌握核心技术的企业，更是在一些小公斤级产品上，已经做到了世界一流白菜价。
02场景需求拉动功能优化
越来越高的配置，越来越低的价格，在绝对的性价比面前，国产协作机器人的市场占有率正稳步提升。例如节卡、艾利特、珞石等部分企业，更是已经走向国际化，前往日本、欧洲、美国等地“反向输出”。
当然，一些老牌机器人厂商在高端协作机器人领域仍然有着工艺和解决方案的优势。如发那科的协作机器人产品就具有特有的刀片补偿功能，使得机器人在精加工切割过程中能够保持更高的精度，这使得在部分工艺上，“四大家族”的协作机器人产品依然有着很不错的市场。
这种技术优势在越来越快速的技术迭代和人才流动下，所保持的领先身位越来越小。在近年来，我们开始看到协作机器人除了工业市场之外，开始越来越多进入到新零售、医疗，甚至食品加工或户外农业等领域，这使得除了传统核心零部件，传感器与感知技术的进步则是另外一项重要标志。而国内部分走向高端化的机器人更积极开始配备多种高精度传感器，如高分辨率的力觉传感器、视觉传感器等，以实现更精细的环境感知和负载控制，完成更复杂的操作和任务。
同时，国内一直以来将安全性和易用性作为协作机器人的核心竞争力，国内所有协作机器人几乎都配备了多种安全功能，如碰撞检测、紧急停止等，以确保人类与机器人之间的安全互动。同时，协作机器人的操作界面简单直观，易于学习和使用，这使得它们成为许多企业的首选，节卡、越疆、捷勃特等企业所自研的核心零部件，更是将作业安全性和可靠性带上了新的台阶。
例如捷勃特就开发了一种“超闭环”控制技术，该技术主要利用SCIMC架构，在超高的频率下实现全手臂闭环（超闭环），在闭环过程中融合了所有关节多种传感器的信息，同时嵌入了整机的系统动力学和运动学算法进行综合计算，并以超高刷新频率更新各个关节的出力。该技术不仅可以实现手臂全局范围内的力感知和行动约束，还可以让手臂的末端在特定的自由度上表现出顺应性（低刚度）而在特定的自由度上表现为高刚性。基于此项技术，可以实现需要“手感”的柔顺装配，无力传感器也可实现空间自由度约束下的拖动示教。
这意味着无论是在工业机器人垂直行业例如汽车制造、3C电子等领域，还在医疗保健、物流等新兴关键细分市场，协作机器人都开始有了更大的用武之地。部分企业的高端协作机器人还支持多种通信协议和接口，方便与其他设备和系统进行集成和扩展，这使得它们能够适应更多元化、更复杂的生产环境。
不仅仅如此，例如ABB、思灵等另外一部分制造商，则正积极构建协作机器人生态系统，探索直观的编程界面和离线编程功能的可用性，并尝试优化与ROS（机器人操作系统）等行业标准的兼容性以及对OPC UA等通信协议的支持，以无缝集成到现有的自动化生态系统中，为用户提供更加全面和高效的解决方案。
也有例如长广溪等另外一些厂商的协作机器人在速度方面也有不错的表现。他们试图通过优化编程和路径规划来提高工作效率，在保持协作机器人高精度和负载的同时，打破协作机器人的速度瓶颈，从而更好地为当前愈发广泛的需求市场服务。
03结语与未来
总体来看，全球协作机器人产品性能方面表现正愈发出色，不断朝着高精度、高效率、高安全性和高易用性等方向突破。
在这种大趋势下，一部分企业开始探索更高精度和性能的路线，另一部分则走向追求成本效益和易用性的道路，从而形成了不同的技术条线和战略选择，导致协作机器人在产品性能、技术路线和成本效益等方面已经呈现出多元化的特点，不同品牌和型号的协作机器人在性能方面出现了一定的差异。但总体来说，市场上的协作机器人企业，都正在共同探索着协作机器人这个品种的更大市场潜力，从各类底层技术中寻找着配置、规格、性能表现、先进技术开放性的最优解。
我们预计，在未来的5-10年内，随着厂商对于协作机器人核心技术的不断掌握，下游市场的不断拓展打开，协作机器人有望融入更多新兴技术，具备更强的自主学习和决策能力，实现更高级别的智能化生产，未来在更多领域得到应用和推广，这将不仅仅为工业自动化领域带来更大的变革和发展机遇，还会诞生更大的想象空间。而掌握自主可控核心技术，兼顾两条路线的协作机器人厂商，有机会跑在全球市场的前列。